大阪大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組演示了如何將以激光束圓偏振編碼的信息轉(zhuǎn)換為量子點(diǎn)中電子的自旋態(tài)，量子點(diǎn)分別是一個(gè)量子位和一個(gè)量子計(jì)算機(jī)候選者。這一成就代表了邁向“量子互聯(lián)網(wǎng)”的重要一步，未來的計(jì)算機(jī)可以迅速安全地發(fā)送和接收量子信息。

量子計(jì)算機(jī)具有根本不同的工作方式，因此它們有可能大大超越當(dāng)前系統(tǒng)。代替處理離散的一和零，無論是存儲(chǔ)在電子自旋中還是通過激光光子傳輸?shù)牧孔有畔?，都可以同時(shí)處于多個(gè)狀態(tài)的疊加中。此外，兩個(gè)或更多物體的狀態(tài)可能會(huì)糾纏在一起，因此一個(gè)物體的狀態(tài)如果沒有另一個(gè)物體就無法完全描述。處理糾纏態(tài)使量子計(jì)算機(jī)能夠同時(shí)評(píng)估許多可能性，以及從一個(gè)地方到另一個(gè)地方傳輸信息，以防竊聽。

但是，這些糾纏狀態(tài)可能非常脆弱，僅持續(xù)幾微秒，然后才失去一致性。為了實(shí)現(xiàn)量子互聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)，相干的光信號(hào)可以在此基礎(chǔ)上中繼量子信息，這些信號(hào)必須能夠與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)內(nèi)部的電子自旋相互作用。

大阪大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究人員使用激光通過改變捕獲在其中的單個(gè)電子的自旋狀態(tài)，將量子信息發(fā)送到量子點(diǎn)。盡管電子不是通常意義上的自旋，但它們確實(shí)具有角動(dòng)量，當(dāng)吸收?qǐng)A偏振激光時(shí)可以將其翻轉(zhuǎn)。

第一作者藤田孝文(Takafumi Fujita)說：“重要的是，這一動(dòng)作使我們能夠在施加激光后讀取電子狀態(tài)，以確認(rèn)其處于正確的自旋狀態(tài)。”“我們的讀出方法使用了保利排斥原理，該原理禁止兩個(gè)電子占據(jù)完全相同的狀態(tài)。在微小的量子點(diǎn)上，如果電子具有正確的自旋，則只有足夠的空間供電子通過所謂的保利自旋封鎖。”

量子信息傳輸已用于加密目的。高級(jí)作者Akira Oiwa說：“疊加態(tài)或糾纏態(tài)的轉(zhuǎn)移可以完全安全地分配量子密鑰。”“這是因?yàn)槿魏卧噲D截獲信號(hào)的嘗試都會(huì)自動(dòng)破壞疊加，從而無法被監(jiān)聽而無法被監(jiān)聽。”

單個(gè)自旋的快速光學(xué)操縱是產(chǎn)生量子納米級(jí)通用計(jì)算平臺(tái)的有前途的方法。一個(gè)令人興奮的可能性是，未來的計(jì)算機(jī)可能能夠?qū)⒋朔椒ㄓ糜谠S多其他應(yīng)用程序，包括優(yōu)化和化學(xué)模擬。